Áp suất âm thanh – Wikipedia tiếng Việt

Bài này viết về giám sát âm thanh nghe thấy. Đối với an-bum âm nhạc, xem Ngưỡng áp suất âm Biểu đồ áp suất âm : 1. yên tĩnh, 2. âm thanh nghe thấy, 3. áp suất khí quyển, 4. áp suất âm tức thời

Áp suất âm hay áp suất âm thanh là chênh lệch áp suất cục bộ so với áp suất khí quyển trung bình gây ra bởi một sóng âm. Áp suất âm trong không khí có thể được đo bằng microphone, và trong nước bằng cách dùng hydrophone. Đơn vị SI cho áp suất âm p là pascal (ký hiệu: Pa).

Ngưỡng áp suất âm (SPL) hay ngưỡng âm thanh là đo lường lô-ga-rít áp suất âm hiệu dụng của một âm thanh so với một giá trị tham chiếu. Nó được đo bằng đề-xi-ben (dB) trên một ngưỡng tham chiếu tiêu chuẩn. Áp suất âm “không” tham chiếu thường dùng trong không khí là 20 µPa RMS, which is usually considered the threshold of human hearing (at 1 kHz).

Áp suất âm tức thời[sửa|sửa mã nguồn]

Áp suất âm tức thời là độ lệch từ các áp suất môi trường xung quanh cục bộ

p

{displaystyle p_{0}}

gây ra bởi một sóng âm tại một vị trí đã cho và given instant in time.

Áp suất âm hiệu dụng là đạo hàm cấp hai của áp suất âm tức thời over a given interval of time (or space).

Áp suất âm tổng

p

t

o

n

g

{displaystyle p_{tong}}

bằng:

p t o n g = p 0 + p o s c { displaystyle p_ { tong } = p_ { 0 } + p_ { osc } , }

ở đây :

p 0 { displaystyle p_ { 0 } }

p o s c { displaystyle p_ { osc } }

Trong một sóng âm, biến bổ trợ cho áp suất âm là tốc độ hạt âm thanh. Chúng cùng nhau xác lập cường độ âm thanh của sóng. Cường độ âm thanh tức thời cục bộ là hiệu quả của áp suất âm và tốc độ âm thanh .

I → = p v → { displaystyle { vec { I } } = p { vec { v } } }

Trở kháng âm thanh[sửa|sửa mã nguồn]

Đối với biên độ nhỏ, áp suất âm thanh và tốc độ hạt tương quan tuyến tính và tỷ suất của chúng là trở kháng âm thanh. Trở kháng âm thanh phụ thuộc vào vào cả những đặc tính của sóng và trung gian truyền tải .Trở kháng âm thanh được cho bởi [ 1 ]

Z = p U { displaystyle Z = { frac { p } { U } } }

ở đây

Z là trở kháng âm thanh

p là áp suất âm

U là particle velocity

Dịch chuyển hạt[sửa|sửa mã nguồn]

Áp suất âm p liên quan tới dịch chuyển hạt (hoặc biên độ hạt) ξ bằng công thức

ξ = v 2 π f = v ω = p Z ω = p 2 π f Z { displaystyle xi = { frac { v } { 2 pi f } } = { frac { v } { omega } } = { frac { p } { Z omega } } = { frac { p } { 2 pi fZ } } , }

Áp suất âm p là

p

=

ρ

c

2

π

f

ξ

=

ρ

c

ω

ξ

=

Z

ω

ξ

=

2

π

f

ξ

Z

=

a

Z

ω

=

c

ρ

E

=

P

a

c

Z

A

{displaystyle p=rho c2pi fxi =rho comega xi =Zomega xi ={2pi fxi Z}={frac {aZ}{omega }}=c{sqrt {rho E}}={sqrt {frac {P_{ac}Z}{A}}},}

thường thì đơn vị chức năng N / m² = Pa .ở đây :

Quy luật khoảng cách[sửa|sửa mã nguồn]

Khi đo âm thanh được tạo ra bởi một đối tượng, điều quan trọng là đo được khoảng cách tới đối tượng, vì áp lực âm thanh giảm dần theo khoảng cách từ một nguồn điểm với 1/r (chứ không phải 1/r2, như cường độ âm thanh).

Quy luật khoảng cách này đối với áp suất âm p trong 3D is inverse-proportional to the distance r of a punctual sound source.

p ∝ 1 r { displaystyle p propto { dfrac { 1 } { r } } , }

Nếu áp suất âm

p

1

{displaystyle p_{1},}

, được đo tại một khoảng cách

r

1

{displaystyle r_{1},}

, one can calculate the sound pressure

p

2

{displaystyle p_{2},}

at another position

r

2

{displaystyle r_{2},}

,

p 2 p 1 = r 1 r 2 { displaystyle { frac { p_ { 2 } } { p_ { 1 } } } = { frac { r_ { 1 } } { r_ { 2 } } } , }

p 2 = p 1 ⋅ r 1 r 2 { displaystyle p_ { 2 } = p_ { 1 } cdot { dfrac { r_ { 1 } } { r_ { 2 } } } , }

Mức độ áp suất âm thanh[sửa|sửa mã nguồn]

Mức độ công suất âm thanh là một đo đạc loga của công suất của một âm thanh so với một giá trị tham chiếu.

Mức độ công suất âm thanh, ký hiệu là LW và đo theo dB, được định nghĩa bằng[2]:

L W = 1 2 ln ( P P 0 ) N p = log 10 ( P P 0 ) B = 10 log 10 ( P P 0 ) d B, { displaystyle L_ { W } = { frac { 1 } { 2 } } ln ! left ( { frac { P } { P_ { 0 } } } right ) ! ~ mathrm { Np } = log _ { 10 } ! left ( { frac { P } { P_ { 0 } } } right ) ! ~ mathrm { B } = 10 log _ { 10 } ! left ( { frac { P } { P_ { 0 } } } right ) ! ~ mathrm { dB }, }

trong đó

• p áp suất âm thanh giá trị hiệu dụng;[3]
• p0 là áp suất âm thanh tham chiếu;
• 1 Np = 1 là neper;
• 1 B =

  1/2

  ln 10 là bel;

• 1 dB =

  1

  /

  20

  ln 10 là decibel.

Công suất âm thanh tham chiếu thường được sử dụng trong không khí là [ 4 ]

p 0 = 20 μ P a, { displaystyle p_ { 0 } = 20 ~ mathrm { mu Pa }, }

• Beranek, Leo L, “Acoustics” (1993) Acoustical Society of America. ISBN 0-88318-494-X
• Morfey, Christopher L, “Dictionary of Acoustics” (2001) Academic Press, San Diego.

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]